JP2013118364A - 半導体パッケージの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】反りが低減された半導体パッケージを製造できる半導体パッケージの製造方法を提供すること。
【解決手段】半導体パッケージ1の製造方法は、板状の第1補強部材5Aと、第1導体パターン配線基板用積層体2Aと、第2導体パターン224上に配置された板状の第2補強部材4Aとを有する積層体20を用意する工程と、積層体20を加熱して前記絶縁層を熱硬化する工程と、第1補強部材5Aの一部を選択的に除去して、第1導体パターン224を露出させるための開口部を形成する工程と、第2補強部材4Aの一部を選択的に除去して第2導体パターン221を露出させるための開口部41を形成する工程と第2補強部材4Aの開口部から露出する第2導体パターン221に、半導体素子3を接続する工程とを含む。
【選択図】図6
Description
そこで、特許文献1,2においては、基板の表面側、裏面側にそれぞれ補強材を設けている。
しかしながら、このような特許文献1,2に開示された技術においても、基板の反りを低減させるには限界があった。
少なくとも、
板状の第1補強部材と、
この板状の第1補強部材上に設けられた第1導体パターンと、
この第1導体パターン上に設けられた熱硬化性の絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられた第2導体パターンと、
前記第2導体パターン上に配置された板状の第2補強部材とを有する積層体を用意する工程と、
前記積層体を加熱して、前記絶縁層を熱硬化する工程と、
熱硬化した前記積層体の前記第1補強部材の一部を選択的に除去して、前記第1導体パターンを露出させるための開口部を形成する工程と、
前記第2補強部材の一部を選択的に除去して前記第2導体パターンを露出させるための開口部を形成する工程と、
前記第1補強部材の前記開口部を介して露出する前記第1導体パターン、あるいは、前記第2補強部材の前記開口部から露出する第2導体パターンに、半導体素子を接続する工程とを含む半導体パッケージの製造方法が提供される。
特に、板状の第1補強部材や、第2補強部材に開口部を形成する前に、積層体を熱硬化しているので、開口部が形成された補強部材に比べ、剛性の高い補強部材で絶縁層を挟むことができる。そして、剛性の高い補強部材で挟まれた絶縁層を熱硬化させることとなる。そのため、確実に積層体の反りの発生を抑制できる。
(半導体パッケージ)
まず、本発明の半導体パッケージの製造方法によって製造された半導体パッケージについて説明する。
ここでは、補強部材5を第1補強部材とし、補強部材4を第2補強部材としているが、補強部材4を第1補強部材とし、補強部材5を第2補強部材としてもよい。この場合、補強部材4Aが第1補強部材となり、補強部材5Aが第2補強部材となる。また、この場合には、後述する導体パターン224は、第2導体パターンを構成し、導体パターン221が第1導体パターンを構成することとなる。
[配線基板]
配線基板2は、半導体素子3を支持する基板であり、例えば、その搭載した半導体素子3と後述するようなマザーボード200との電気的接続を中継する中継基板(インターポーザ)である。また、配線基板2は、その平面視形状は、通常、正方形、長方形等の四角形とされる。
この配線基板2は、コアレスの配線基板であり、コア層となる両面回路基板を用いずにビルドアップ方式により形成される。絶縁層211,212,213、導体パターン221、222、223、224、導体ポスト231、232、233を含んで構成されるビルドアップ層で構成されている。
なお、絶縁層211,212,213の厚みは、たとえば、10μm以上、100μm以下である。
ル樹脂等のレゾール型フェノール樹脂等のフェノール樹脂、ビスフェノールAエポキシ樹脂、ビスフェノールFエポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、シアネート樹脂、ユリア(尿素)樹脂、メラミン樹脂等のトリアジン環を有する樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂、シアネートエステル樹脂等が挙げられる。
これらのうち、いずれか1種以上を熱硬化性樹脂として使用できる。
無機フィラー(無機充填材)としては、例えば、シリカ、アルミナ、ケイ藻土、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、金属フェライト等の酸化物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の水酸化物、炭酸カルシウム(軽質、重質)、炭酸マグネシウム、ドロマイト、ドーソナイト等の炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸アンモニウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩または亜硫酸塩、タルク、マイカ、クレー、ガラス繊維、ケイ酸カルシウム、モンモリロナイト、ベントナイト等のケイ酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維等の炭素、その他鉄粉、銅粉、アルミニウム粉、亜鉛華、硫化モリブデン、ボロン繊維、チタン酸カリウム、チタン酸ジルコン酸鉛が挙げられる。これらのうち、いずれか1種以上を使用できる。
熱可塑性樹脂としては、これらのうち、いずれか1種以上を使用できる。
各絶縁層211、212、213に形成されたビアホールは、本実施形態では、第2補強部材4側から第1補強部材5側に向けて一方側からレーザで形成されたものである。
より詳細に説明すると、ソルダーレジスト25の主成分として使用される熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル(不飽和ポリエステル)樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。
また、ソルダーレジスト25は、熱可塑性樹脂を含んでいてもよく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリアミド(例:ナイロン6、ナイロン46、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6−12、ナイロン6−66)、熱可塑性ポリイミド、芳香族ポリエステル等の液晶ポリマー、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。
また、ソルダーレジスト25を接着層(絶縁性樹脂層)を介して補強部材4Aに固着してもよい。
半導体素子3は、例えば、集積回路素子(IC)であり、より具体的には、例えば、ロジックIC、メモリおよび受発光素子等である。
第2補強部材(スティフナー)4は、前述した配線基板2の基板21の上面の、半導体素子3が接合されていない部分に接合されている。このような第2補強部材4は、基板21よりも熱膨張係数が小さい。これにより、基板21の熱膨張を抑えることができる。また、第2補強部材4は、板状をなしている。これにより、第2補強部材4の構成を簡単かつ小型なものとすることができる。
なお、第2補強部材4および半導体素子3を封止樹脂でモールドしてもよい。
開口部41の底面には、ソルダーレジスト25が露出しており、開口部41の周縁の内側には、ソルダーレジスト25の貫通孔251が位置する。
本実施形態では、第2補強部材4は金属材料で構成され、開口部41の内周面を含む全面が導電性となっている。
なお、本明細書において、熱膨張係数は、50℃〜150℃における面方向の平均線膨張係数を意味する。
第1補強部材(スティフナー)5は、配線基板2の基板21の下面(他方の面)に接合されている。このような第1補強部材5は、第2補強部材4と同様に、基板21よりも熱膨張係数が小さい。これにより、基板21の熱膨張を抑えることができる。また、第1補強部材5は、板状をなしている。これにより、第1補強部材5の構成を簡単かつ小型なものとすることができる。
第1補強部材5の部分51と配線基板2(基板21)との接合により、第1補強部材5が配線基板2を効果的に補強することができる。また、第1補強部材5の部分52と配線基板2との接合により、第1補強部材5の剛性が高められる。
基板面側からの平面視において、各開口部53の周縁の内側にソルダーレジスト26の貫通孔261の周縁が位置している。貫通孔261の径は、開口部53の径よりも小さい。
本実施形態では、第1補強部材5は金属材料で構成され、開口部53の内周面を含む全面が導電性となっている。
絶縁材81は、金属バンプ71の導体パターン224側の基部側面を取り囲み、金属バンプ71の湾曲面に接触している。また、本実施形態では、絶縁材81は、金属バンプ71の側面側から、導体パターン224側(開口部内壁側)に向けて末広がりとなる形状となっている。絶縁材81は、硬化前に金属バンプ71と補強部材5の開口部53内面間でメニスカスを形成するため、金属バンプ71の周面から、開口部53の内壁に向けて広がるような形状となる。
これにより、絶縁材81により、金属バンプ71が補強され、かつ、絶縁材81により、金属バンプ71と補強部材との接触が防止される。ただし、絶縁材81の形状は、このような形状に限定されるものではない。
このような絶縁材81は、絶縁性を有し、樹脂材料を含んで構成されている。このような絶縁材81は、特に限定されないが、例えば、熱硬化性を有する半田接合用樹脂組成物により形成されるのが好ましい。
たとえば、半田接合用樹脂組成物は、熱硬化性樹脂と、フラックス活性化合物と、イミダゾール等の硬化促進剤とを含むものであってもよい。
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、シリコーン樹脂、オキセタン樹脂、フェノール樹脂、(メタ)アクリレート樹脂、ポリエステル樹脂(不飽和ポリエステル樹脂)、ジアリルフタレート樹脂、マレイミド樹脂、ポリイミド樹脂(ポリイミド前駆体樹脂)、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、シアネート樹脂などが挙げられる。特に、エポキシ樹脂、(メタ)アクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、マレイミド樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、シアネート樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。中でも、硬化性と保存性、硬化物の耐湿性の観点からエポキシ樹脂を使用することが好ましい。
また、フラックス活性化合物としては、フェノール性水酸基および/またはカルボキシル基を有する化合物が好ましい。フェノール性水酸基を有する化合物としては、例えば、フェノール、o−クレゾール、2,6−キシレノール、p−クレゾール、m−クレゾール、o−エチルフェノール、2,4−キシレノール、2,5−キシレノール、m−エチルフェノール、2,3−キシレノール、メジトール、3,5−キシレノール、p−tert−ブチルフェノール、カテコール、p−tert−アミルフェノール、レゾルシノール、p−オクチルフェノール、p−フェニルフェノール、ビスフェノールF、ビスフェノールAF、ビフェノール、ジアリルビスフェノールF、ジアリルビスフェノールA、トリスフェノール、テトラキスフェノールなどのフェノール性水酸基を含有するモノマー類、フェノールノボラック樹脂、o−クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールFノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂などのフェノール性水酸基を含有する樹脂が挙げられる。
これらのうち、いずれか1種以上を使用することができる。
さらには、カルボキシル基とフェノール性水酸基とを有する化合物としては、サリチル酸、2,3−ジヒドロキシ安息香酸、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸(2,5−ジヒドロキシ安息香酸)、2,6−ジヒドロキシ安息香酸、3,4−ジヒドロキシ安息香酸、浸食子酸(3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸)などの安息香酸誘導体;1,4−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3,5−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸などのナフトエ酸誘導体;フェノールフタリン;ジフェノール酸などが挙げられる。中でも、フェノールフタリン、ゲンチジン酸、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、2,6−ジヒドロキシ安息香酸が好ましく、フェノールフタリン、ゲンチジン酸が特に好ましい。これらのうち、いずれか1種以上を使用することができる。
そのため、配線基板2と半導体素子3との熱膨張係数差に起因する配線基板2の反りを抑制または防止することができる。
以上説明したような半導体パッケージ1は、以下のようにして製造することができる。
はじめに、本実施形態の半導体パッケージ1の製造方法の概要について説明する。
本実施形態の半導体パッケージ1の製造方法は、
板状の第1補強部材5Aと、
板状の第1補強部材5A上に設けられ、前記第1補強部材5A側の一方の面側に第1導体パターン224が配置され、他方の面側に第2導体パターン221が配置されるとともに、導体パターンと、絶縁層とが交互に積層され、導体パターン間が電気的に接続された配線基板用積層体2Aと、
前記第2導体パターン221上に配置された板状の第2補強部材4Aとを有する積層体20を用意する工程と、
積層体20を加熱して前記絶縁層を熱硬化する工程と、
前記第1補強部材5Aの一部を選択的に除去して、前記第1導体パターン224を露出させるための開口部53を形成する工程と、
前記第2補強部材4Aの一部を選択的に除去して前記第2導体パターン221を露出させるための開口部41を形成する工程と、
第2補強部材4Aの開口部41から露出する第2導体パターン221に、半導体素子3を接続する工程とを含む。
半導体パッケージ1の製造方法は、[1]板状の第1補強部材5Aを用意する第1工程と、[2]第1補強部材5Aの上面(一方の面)上に配線基板用積層体(コアレス基板用積層体)2Aを積層する第2工程と、[3]配線基板用積層体2Aの第1補強部材5Aと反対の面側に板状の第2補強部材4Aを接合して、積層体20を構成し、さらに、積層体20を加熱して配線基板用積層体2Aの絶縁層を熱硬化させる第3工程と、[4]第1補強部材5Aに開口部53を形成するとともに、第2補強部材4Aに開口部41を形成する第4工程と、[5]第2補強部材4Aの開口部41を介して、基板21に半導体素子3を搭載する第5工程とを有している。以下、各工程について順次詳細に説明する。
まず、図4(a)に示すように、板状の第1補強部材5Aを用意する。この第1補強部材5Aは、第1補強部材5となるものであり、例えば金属材料で構成されている。
この第1補強部材5Aは表裏面が平坦な平板であり、開口部は形成されていない。
ソルダーレジスト26Aは、本工程において、熱硬化されて、ソルダーレジスト26Aが第1補強部材5Aに固着することとなる。
ただし、ソルダーレジスト26Aと第1補強部材5Aとを接着層を介して固着してもよい。
次に、ソルダーレジスト26Aの上面に金属層224Aを形成する。金属層224Aは、ソルダーレジスト26Aの上面の全面を被覆するように設けられる。金属層224Aの形成方法としては、特に限定されず、例えば、蒸着や、スクリーン印刷等の各種印刷技術を用いることができる。次に、この金属層224Aをパターニングし、図4(c)に示すように、導体パターン(第1導体パターン)224を形成する。かかるパターンニングの方法としては、特に限定されないが、ウェットエッチングが好適に用いられる。
なお、スクリーン印刷により、ソルダーレジスト26A上に直接導体パターン224を形成してもよい。
さらには、ソルダーレジストの片面に、金属層224Aが設けられた積層フィルムを用い、第1補強部材5A上にソルダーレジスト26Aを設けると同時に金属層224Aを積層してもよい。
絶縁層213Aは、前述した基材を有するプリプレグであってもよく、また、基材を含まないものであってもよい。なお、絶縁層213Aが基材を含まない場合には、シート状の絶縁層213Aを積層するのではなく、ワニスを導体パターン224上に塗布し乾燥させて絶縁層213Aを形成してもよい。後述する絶縁層212A、211Aも絶縁層213Aと同様、半硬化あるいは未硬化の状態であり、プリプレグであってもよく、基材を含まないものであってもよい。
シート状の絶縁層213Aを、導体パターン224上に積層する方法としては、真空中で熱をかけながら、絶縁層213Aを導体パターン224上に押圧する真空プレス法、熱をかけながらローラを使用して、絶縁層213Aを導体パターン224上にラミネートする熱ラミネート法等が挙げられる。ただし、絶縁層と導体パターンとの間に空気等が入ることを防止でき、絶縁層と導体パターンとの密着性を向上させる観点からは、真空プレス法が好ましい。なお、後述する絶縁層212A、211Aも同様の方法で積層される。
次に、図4(e)に示すように、貫通孔内に導体ポスト233を形成する。導体ポスト233の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、導電性ペーストを充填する方法、無電解めっきにより埋め込む方法、電解めっきにより埋め込む方法等を用いることができる。
なお、導体パターンや、導体ポストの製造方法は上述した方法に限らず、いわゆるサブストラクティブ法、セミアディテイブ法、フルアディテイブ法のいずれであってもよい。また、たとえば、絶縁層213Aを積層するとともに、金属層223Aを積層し、その後、金属層223Aおよび絶縁層213Aを貫通するビアホールを形成し、このビアホールに導体ポストを形成してもよい。
以上の工程により、第1補強部材5A上に導体パターンと絶縁層とが交互に積層され、かつ、絶縁層を挟んで配置される導体パターン同士が絶縁層に形成されたビアを介して電気的に接続された配線基板用積層体2Aが形成されることとなる。
次に、図6(d)に示すように、ソルダーレジスト25Aの上面に、板状の第2補強部材4Aを接合する。この第2補強部材4Aは、第2補強部材4となるものであり、例えば金属材料で構成されている。ソルダーレジスト25Aと第2補強部材4Aとの接合方法は、特に限定されず、ソルダーレジストの接着性を利用して、これらを直接接着してもよいし、接着剤を介して接合してもよい。第2補強部材4を第2ソルダーレジスト25A上に積層し、圧着する。たとえば、第1補強部材5A、配線基板用積層体2A、第2補強部材4Aを積層方向に沿って挟圧する。なお、伝熱ポストを設けない場合には、あらかじめ、第2ソルダーレジスト25Aを第2補強部材4上に積層した後、第2ソルダーレジスト25Aが設けられた第2補強部材4を、第2ソルダーレジスト25Aを介して導体パターン221上に圧着してもよい。
第2補強部材4Aは、表裏面が平坦な平板であり、開口部は形成されていない。この第2補強部材4Aを設けることで、配線基板用積層体2Aの一方の面の全面が第1補強部材5Aで被覆され、他方の面の全面が第2補強部材4Aで被覆された積層体20を得ることができる。
次に、図7(a)に示すように、第1補強部材5Aの不要部を選択的に除去し、第1補強部材5Aに複数の開口部53を形成し、第1補強部材5Aを所望の形状にパターニングする。また、第2補強部材4Aの不要部を選択的に除去し、第2補強部材4Aに開口部41を形成し、第2補強部材4Aを所望の形状にパターニングする。これにより、第1補強部材5および第2補強部材4が形成される。なお、不要部分を除去する方法としては、特に限定されず、例えば、ドライエッチング、ウェットエッチング等の各種エッチング加工、レーザー照射加工などを用いることができるが、これらの中でも特にウェットエッチングを用いることが好ましい。ウェットエッチング処理によれば、第1、第2補強部材5A、4Aに対してより微細で精度のよい加工を行うことができる。
以上により、第1、第2補強部材5、4に狭持された配線基板2が得られる。
次に、図14に示すように、ソルダーレジスト26Aの貫通孔261から露出する導体パターン224上に絶縁材81Aを塗布する。そして、絶縁材81Aに金属ボール(半田ボール)71Aを押し込む。これにより、絶縁材81Aの一部が金属ボール71Aと貫通孔261内面との間に位置することとなる。その後、半田リフローにより金属ボール71Aと導体パターン224とを半田接合する。これにより、図7(c)に示すように、金属バンプ71および絶縁材81が形成される。かかる半田接合は、特に限定されないが、配線基板2の下面に各金属バンプ71が当接するように配置し、その状態で、例えば200〜280℃×10〜60秒間加熱することにより行うことができる。
その後、必要に応じて、絶縁材81を加熱して、絶縁材81の硬化を進行させてもよい。
以上のようにして、半導体パッケージ1が得られる。
さらには、本実施形態では、各絶縁層に比べて、硬質で撓み難い金属製の板状の第1補強部材5A上に、複数の絶縁層211A〜213Aを順次積層している。絶縁層211A〜213Aを積層する際に、各絶縁層が若干収縮して、そりが発生することが懸念されるが、第1補強部材5Aは剛性が高くたわみにくいので、各絶縁層のそりの発生を抑制できる。
また、仮に、第1補強部材5A上に絶縁層211A〜213Aを積層した際に、反りが発生したとしても、金属製の板状の第2補強部材4Aを、絶縁層211Aに押圧することで、絶縁層211A〜213Aに発生した反りを低減することができる。
以上のように、本実施形態の半導体パッケージの製造方法では、半導体パッケージの製造過程で発生する反りを低減でき、そりの少ない半導体パッケージを得ることができる。
また、本実施形態では、補強部材4A,5Aを配線基板用積層体2Aに取り付けた後、導体パターンを露出させるための開口部41,53を形成しているので、導体パターンの位置にあわせて、開口部を形成できる。そのため、導体パターンと開口部との位置あわせが容易となる。これに対し、あらかじめ、開口部を形成した補強部材を導体パターンに貼り付ける際には、開口部と導体パターンの位置あわせに手間を要する。
また、補強部材4A,5Aを配線基板用積層体2Aに取り付けた後、導体パターンを露出させるための開口部41,53を形成し、さらに、ソルダーレジスト25A,26Aに貫通孔を形成しているので、補強部材4,5の開口部41,53とソルダーレジスト25,26の貫通孔251,261との位置を容易にあわせることができる。
次に、半導体装置について好適な実施形態に基づいて説明する。
図9は、本発明の第2実施形態に係る半導体パッケージの製造方法を示す図である。なお、以下では、説明の便宜上、図9中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
まず、図9に示すように、板状の補強材300と、補強材300の上面に設けられた本体部5A´とを有するシート状の補強部材5Bを用意する。補強材300は、本体部5A´を補強するためのものであり、比較的硬質なものである。これにより、補強部材5Bの剛性が高まる。このような補強材300の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、銅などの金属材料が挙げられる。また、補強材300は、本体部5A´から剥離可能であるのが好ましく、これにより、後述する第4工程を円滑に行うことができる。
本体部5A´と補強材300との間に、剥離を可能とする剥離層を設けることが好ましい。剥離層は有機系剥離層、無機系剥離層のいずれであってもよく、また、それらの組合せでも用いることができる。
有機系剥離層としては、例えば、ベンゾトリアゾール等のトリアゾール化合物、オレイン酸等のカルボン酸化合物、チオール化合物等を含む剥離層が挙げられる。
無機系剥離層としては、
例えば、以下の(1)、(2)を必須とするものがあげられる。
(1)鉄、ニッケル、コバルトから選ばれる1種以上の金属、及び鉄、ニッケル、コバルトから選ばれる1種以上の金属の金属酸化物
(2)クロム、モリブデン、タングステンから選ばれる1種以上の金属、及びクロム、モリブデン、タングステンから選ばれる1種以上の金属の金属酸化物を含有する剥離層が挙げられる。
また、上記有機系剥離層と無機系剥離層とを組み合わせた剥離層としてもよい。耐熱性の点から無機系剥離層が好ましい。
次いで、本体部5A´の上面にソルダーレジスト26Aを形成する。
前述した第1実施形態の第2工程と同様であるため、説明を省略する。
前述した第1実施形態の第3工程と同様であるため、説明を省略する。
次に、本体部5A´から補強材300を剥離する。本体部5A´と補強材300とが離間するように力を加えてこれらを引き剥す。前記実施形態と同様、薄肉化された第1補強部材5B、すなわち、本体部5A´に開口部53を形成する。これにより、第1補強部材5を形成する。また、第2補強部材4Aに、開口部41を形成し、所望の形状にパターニングすることにより、第2補強部材4を形成する。他の点は第1実施形態と同様である。
前述した第1実施形態の第5工程と同様であるため、説明を省略する。
以上のようにして、半導体パッケージ1が得られる。
図10は、本発明の第3実施形態に係る半導体パッケージの製造方法を示す図である。なお、以下では、説明の便宜上、図10中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
まず、図10(a)に示すように、第1補強部材5Aを用意する。ここで、第1補強部材5Aとして、第1補強部材5の厚さよりも厚いものを用意する。第1補強部材5Aの厚さとしては、特に限定されないが、第1補強部材5の厚さよりも1mm〜5mm程度厚いのが好ましい。
次いで、第1補強部材5Aの上面にソルダーレジスト26Aを形成する。
前述した第1実施形態の第2工程と同様であるため、説明を省略する。
前述した第1実施形態の第3工程と同様であるため、説明を省略する。
次に、第1補強部材5Aを所望の形状にパターニングすることにより、第1補強部材5を形成するとともに、前記実施形態と同様、第2補強部材4Aに開口部41を形成することで、第2補強部材4を形成する。この際、第1補強部材5Aについては、まず、図10(b)に示すように、その厚さを薄く(エッチダウン)した後、図10(c)に示すように、開口部53を形成することにより、所望の形状にパターニングする。このような順序によれば、効率的に、第1補強部材5Aをエッチングすることができる。すなわち、最初に、マスクのいらない薄肉化を行うことにより、効率的に、第1補強部材5Aを所望の形状に加工することができる。他の点は第1実施形態と同様である。
前述した第1実施形態の第5工程と同様であるため、説明を省略する。
以上のようにして、半導体パッケージ1が得られる。
図11は、本発明の第4実施形態に係る半導体パッケージの製造方法を示す図である。
なお、以下では、説明の便宜上、図11中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
この板状の一方の補強部材4A上に、導体パターン221を積層し、その後、この導体パターン221上に、この導体パターン221に電気的に接続されるビア(導体ポスト)232が形成されたBステージの前記絶縁層212Aを積層して部材92を構成する工程と、
板状の他方の補強部材5A上に、導体パターン224と、この導体パターン224に接続される他のビア(導体ポスト)233が形成されたBステージの他の絶縁層213Aと、導体パターン224に前記他のビア233を介して接続される他の導体パターン223と形成して部材91を構成する工程と、
部材92と部材91を積層し、前記他の導体パターン223と、ビア232とを電気的に接続して積層体20を構成する工程とを含み、
積層体20を加熱して、各絶縁層213A、212Aの硬化を進行させてCステージとする。
なお、他の導体パターン223は、部材91ではなく、部材92の絶縁層212A上に設けられていてもよい。
より具体的には、以下の通りである。
本実施形態の半導体パッケージ1の製造方法は、[1]板状の第1補強部材5Aと、第
1補強部材5Aの一方の面側に設けられたソルダーレジスト26Aと、ソルダーレジスト26Aの第1補強部材5Aと反対の面側に設けられた第1導体パターン224とを有する第1シート部材911を用意し、第1導体パターン224を覆うようにソルダーレジスト26Aに少なくとも1つのプリプレグ(絶縁層)を積層して得られる第1部材91と、板状の第2補強部材4Aと、第2補強部材4Aの一方の面側に設けられたソルダーレジスト25Aと、ソルダーレジスト25Aの第2補強部材4Aと反対の面側に設けられた第2導体パターン221とを有する第2シート部材921を用意し、第2導体パターン221を覆うようにソルダーレジスト25Aに少なくとも1つのプリプレグ(絶縁層)を積層して得られる第2部材92とを用意する第1工程と、[2]第1部材91および第2部材92を、絶縁層同士を対向させて接合する第2工程と、[3]第1補強部材5Aの不要部を除去することにより第1補強部材5Aを所望形状に加工するとともに、第2補強部材4Aの除去部を除去することにより第2補強部材4Aを所望形状に加工する第3工程と、[4]第1補強部材5Aまたは第2補強部材4Aの除去された部分を介して、複数の絶縁層が積層してなる積層体(絶縁層積層体21A)に半導体素子3を搭載する第4工程とを有している。
以下、各工程について説明する。
第1工程では、第1部材91と第2部材92とを用意する。
まず、板状の第1補強部材5Aを用意する。次に、前記実施形態と同様、第1補強部材5Aの上面にソルダーレジスト26Aを形成する。次に、前記実施形態と同様、ソルダーレジスト26Aの上面に金属層224Aを形成し、金属層224Aをパターニングすることにより、導体パターン(第1導体パターン)224を形成する。これにより、第1シート部材911が得られる。
これにより、図11(a)に示すような第1部材91が得られる。
まず、板状の第2補強部材4Aを用意する。次に、第2補強部材4Aの上面にソルダーレジスト25Aを形成する。次に、ソルダーレジスト25Aの上面に金属層221Aを形成し、金属層221Aをパターニングすることにより、導体パターン(第2導体パターン)221を形成する。これにより、第2シート部材921が得られる。
これにより、図11(b)に示すような第2部材92が得られる。
次に、図11(c)に示すように、第1部材91と第2部材92とを、絶縁層212A、213Aを対向させて接合(積層)する。第1、第2部材91、92を積層する方法としては、真空中で熱をかけながら、第1、第2部材91、92を挟圧する真空プレス法、熱をかけながらローラを使用して、第1部材91と第2部材92とをラミネートする熱ラミネート法等が挙げられる。
これにより、配線基板用積層体2Aと、補強部材5A,4Aを有する積層体20が得られる。
その後、第一実施形態の第3工程と同様、積層体20を加熱して絶縁層211A、212A、213Aおよびソルダーレジスト25A、26Aを熱硬化させる。たとえば、積層体20を加熱炉内に設置して、180℃2時間加熱する。各絶縁層211A、212A、213Aおよび各ソルダーレジスト25A、26Aは、完全硬化して、BステージからCステージとなる。
前述した第1実施形態の第4工程と同様であるため、説明を省略する。
前述した第1実施形態の第5工程と同様であるため、説明を省略する。
以上のようにして、半導体パッケージ1が得られる。
図12および図13は、本発明の第5実施形態に係る半導体パッケージの製造方法を示す図である。なお、以下では、説明の便宜上、図12および図13中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
まず、図12(a)に示すように、2つの第1補強部材5Aを剥離可能な剥離層6で接着させてなるシート材を用意する。この剥離層6としては、有機系剥離層、無機系剥離層のいずれであってもよく、また、それらの組合せでも用いることができる。
有機系剥離層としては、例えば、ベンゾトリアゾール等のトリアゾール化合物、オレイン酸等のカルボン酸化合物、チオール化合物等を含む剥離層が挙げられる。
無機系剥離層としては、
例えば、以下の(1)、(2)を必須とするものがあげられる。
(1)鉄、ニッケル、コバルトから選ばれる1種以上の金属、及び鉄、ニッケル、コバルトから選ばれる1種以上の金属の金属酸化物
(2)クロム、モリブデン、タングステンから選ばれる1種以上の金属、及びクロム、モリブデン、タングステンから選ばれる1種以上の金属の金属酸化物を含有する剥離層が挙げられる。
また、上記有機系剥離層と無機系剥離層とを組み合わせた剥離層としてもよい。耐熱性の点から無機系剥離層が好ましい。
次に、図12(b)に示すように、各第1補強部材5Aの表面にソルダーレジスト26Aを形成する。次に、各ソルダーレジスト26Aの表面に金属層224Aを形成する。次に、図12(c)に示すように、金属層224Aをパターニングし、導体パターン(第1導体パターン)224を形成する。
次に、図12(c)に示すように、各導体パターン224に、絶縁層および導体パターンを交互に積層し、前記実施形態と同様に、ソルダーレジスト25Aを形成し、伝熱ポスト24を形成する。
本工程は、前述した第1実施形態の第2工程と同様であるため、その説明を省略する。
次いで、前記実施形態と同様に、図13(a)に示すように、各ソルダーレジスト25A上に、板状の第2補強部材4Aを接合する。次いで、図13(b)に示すように、2つの補強部材5Aが離間するように力を加え、剥離層6を剥がして、2つの第1補強部材5Aを分離する。これにより、途中まで、2つの半導体パッケージ1を同時に製造することができる。なお、以下の工程では、2つに分かれた積層体についてそれぞれ行えばよい。
前述した第1実施形態の第4工程と同様であるため、説明を省略する。
前述した第1実施形態の第5工程と同様であるため、説明を省略する。
このような本実施形態では、一対の第1補強部材5Aを剥離層を介して固定した状態で、各第1補強部材5A上に絶縁層を積層している。1対の第1補強部材5Aが剥離層を介して固定されているので、第1補強部材5Aが反りにくい状態となっている。そのため、第1補強部材5A上に多数の絶縁層を積層しても、反りの発生を抑制することができる。
さらには、一対の第1補強部材5Aを剥離層を介して固定した状態で、各第1補強部材5A上に絶縁層を積層することで、樹脂層が上下対象に積層されることとなる。これにより、反りが発生してしまうことを防止できる。
さらに、第5実施形態では、接着層を介して接着された一対の第1補強部材のそれぞれに絶縁層211A〜213Aを積層した後、導体パターン221を形成し、その後、第2補強部材4Aを積層した。そして、その後、第1補強部材5A間を剥離したが、これに限られるものではない。
たとえば、接着層を介して接着された一対の第1補強部材5Aのそれぞれに絶縁層211A〜213Aを積層した後、1対の補強部材5Aを剥離してから、導体パターン221を設けてもよく、また、接着層を介して接着された一対の第1補強部材5Aのそれぞれに絶縁層211A〜213A、導体パターン221を積層した後、1対の補強部材5Aを剥離してから、第2補強部材4Aを積層してもよい。
さらには、第5実施形態では、接着層を介して接着された一対の補強部材5Aのそれぞれに絶縁層211A〜213Aを積層したが、これに限らず、接着層を介して接着された一対の補強部材4Aに、ソルダーレジスト25Aを介して、導体パターン221を形成するとともに、絶縁層211A〜213Aを積層してもよい。
すなわち、
一対の補強部材4Aを用意して、前記一対の補強部材4A間を接着する工程と、
各補強部材4A上に、前記導体パターン221を形成し、
前記各導体パターン221上に前記絶縁層211A〜213Aを積層する工程と、
絶縁層213A上に導体パターン224を設ける工程と、
前記導体パターン224上に補強部材5Aを設ける工程と、
一方の補強部材4Aから、他方の補強部材4Aを剥離する工程と
を実施して、2対の前記積層体を用意してもよい。他の点は、第5実施形態と同様の方法で半導体パッケージを製造できる。
すなわち、補強部材4A上に、導体パターン221を形成し、導体パターン221上に絶縁層211Aを積層し、この絶縁層211A上に導体パターン224を形成した後、導体パターン224上に補強部材5Aを設けてもよい。このとき、補強部材4Aに前記開口部41を形成する工程では、補強部材4Aを薄肉化するとともに、開口部41を形成してもよい。薄肉化する方法は、第2〜3実施形態と同様である。すなわち、補強部材4Aを本体部と、この本体部を支持する補強材とを備えるものとして、前記本体部から前記補強材を剥離することで、補強部材4Aを薄肉化してもよく、補強部材4Aをエッチングすることで薄肉化してもよい。
さらには、前記各実施形態では、配線基板に伝熱ポストが形成されていたが、伝熱ポストはなくてもよい。
[1]板状の第1補強部材を用意する第1工程と、
前記第1補強部材の一方の面上に複数の絶縁層を積層することにより絶縁層積層体を形成するとともに、前記絶縁層積層体の一方の面側に第1導体パターンを、他方の面側に第2導体パターンをそれぞれ形成する第2工程と、
前記絶縁層積層体の前記第1補強部材と反対の面側に板状の第2補強部材を接合する第3工程と、
前記第1補強部材の不要部を除去することにより前記第1補強部材を所望形状に加工するとともに、前記第2補強部材の不要部を除去することにより前記第2補強部材を所望形状に加工する第4工程と、
前記第1補強部材または前記第2補強部材の前記除去された部分を介して、前記絶縁層積層体に半導体素子を搭載する第5工程とを有することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
[2] 前記第1工程では、板状の補強材の一方の面側に支持された前記第1補強部材を用意し、
前記第2工程では、前記第1補強部材の前記補強材と反対の面側に前記絶縁層積層体を形成し、
前記第4工程に先立って、前記補強材を前記第1補強部材から剥離する[1]に記載の半導体パッケージの製造方法。
[3] 前記第3工程では、前記第1補強部材を所望の平面視形状に加工するとともに、前記第1補強部材を薄肉化する[1]に記載の半導体パッケージの製造方法。
[4] 前記第3工程では、前記第1補強部材を所望の厚さに薄肉化してから、所望の平面視形状に加工する[3]に記載の半導体パッケージの製造方法。
[5] 板状の第1補強部材の一方の面上に少なくとも1つの絶縁層を積層するとともに、最も前記第1補強部材側に位置する前記絶縁層の前記第1補強部材の面側に第1導体パターンを形成して得られる第1部材と、板状の第2補強部材の一方の面上に少なくとも1つの絶縁層を積層するとともに、最も前記第2補強部材側に位置する前記絶縁層の前記第2補強部材の面側に第2導体パターンを形成して得られる第2部材とを用意する第1工程と、
前記第1部材および前記第2部材を、前記絶縁層同士を対向させて接合する第2工程と、
前記第1補強部材の不要部を除去することにより前記第1補強部材を所望形状に加工するとともに、前記第2補強部材の除去部を除去することにより前記第2補強部材を所望形状に加工する第3工程と、
前記第1補強部材または前記第2補強部材の前記除去された部分を介して、前記複数の絶縁層が積層してなる積層体に半導体素子を搭載する第4工程とを有することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
[6] 前記第1補強部材および前記第2補強部材は、それぞれ、金属材料で構成されている[1]ないし[5]のいずれかに記載の半導体パッケージの製造方法。
[7] 板状の第1補強部材と、前記第1補強部材の一方の面側に設けられた樹脂層と、前記樹脂層の前記第1補強部材と反対の面側に設けられた第1導体パターンとを有するシート部材を用意する第1工程と、
前記第1導体パターンを覆うように前記樹脂層に複数の絶縁層を積層し、絶縁層積層体を形成する第2工程と、
前記絶縁層積層体の前記第1補強部材と反対の面上に第2導体パターンを形成する第3工程と、
前記絶縁層積層体の前記第1補強部材と反対の面側に板状の第2補強部材を接合する第4工程と、
前記第1補強部材の不要部を除去することにより前記第1補強部材を所望形状に加工するとともに、前記第2補強部材の不要部を除去することにより前記第2補強部材を所望形状に加工する第5工程と、
前記第1補強部材または前記第2補強部材の前記除去された部分を介して、前記絶縁層積層体に半導体素子を搭載する第6工程とを有することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
[8] 前記第1工程では、前記第1補強部材の前記樹脂層と反対の面側に、板状の補強材が設けられたシート部材を用意し、
前記第5工程に先立って、前記補強材を前記第1補強部材から剥離する[7]に記載の半導体パッケージの製造方法。
[9] 前記第4工程では、前記第1補強部材を所望の平面視形状に加工するとともに、前記第1補強部材を薄肉化する[7]に記載の半導体パッケージの製造方法。
[10] 前記第4工程では、前記第1補強部材を所望の厚さに薄肉化してから、所望の平面視形状に加工する[9]に記載の半導体パッケージの製造方法。
[11] 板状の第1補強部材と、前記第1補強部材の一方の面側に設けられた樹脂層と、前記樹脂層の前記第1補強部材と反対の面側に設けられた第1導体パターンとを有する第1シート部材を用意し、前記第1導体パターンを覆うように前記樹脂層に少なくとも1つの絶縁層を積層して得られる第1部材と、板状の第2補強部材と、前記第2補強部材の一方の面側に設けられた樹脂層と、前記樹脂層の前記第2補強部材と反対の面側に設けられた第2導体パターンとを有する第2シート部材を用意し、前記第2導体パターンを覆うように前記樹脂層に少なくとも1つの絶縁層を積層して得られる第2部材とを用意する第1工程と、
前記第1部材および前記第2部材を、前記絶縁層同士を対向させて接合する第2工程と、
前記第1補強部材の不要部を除去することにより前記第1補強部材を所望形状に加工するとともに、前記第2補強部材の除去部を除去することにより前記第2補強部材を所望形状に加工する第3工程と、
前記第1補強部材または前記第2補強部材の前記除去された部分を介して、前記複数の絶縁層が積層してなる積層体に半導体素子を搭載する第4工程とを有することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
[12] 前記第1補強部材および前記第2補強部材は、それぞれ、金属材料で構成されている[7]ないし[11]のいずれかに記載の半導体パッケージの製造方法。
この出願は、2011年11月1日に出願された日本特許出願2011―240433および日本特許出願2011―240434を基礎とする優先権を主張し、その開示をすべてここに取り込む。
2 配線基板
2A 配線基板用積層体
3 半導体素子
4 補強部材
4A 補強部材
5 補強部材
5A 補強部材
5B 補強部材
6 剥離層
20 積層体
21 基板
21A 絶縁層積層体
24 伝熱ポスト
25 ソルダーレジスト
25A ソルダーレジスト
26 ソルダーレジスト
26A ソルダーレジスト
31 金属バンプ
32 接着層
33 外周面
41 開口部
51 部分
52 部分
53 開口部
71 金属バンプ
71A 金属ボール
81 絶縁材
81A 絶縁材
91 部材
92 部材
200 マザーボード
211,212,213 絶縁層
211A 絶縁層
212A 絶縁層
213A 絶縁層
214 ビアホール
221A 金属層
221 導体パターン
222A 金属層
222 導体パターン
223A 金属層
223 導体パターン
224A 金属層
224 導体パターン
231 導体ポスト
232 導体ポスト
233 導体ポスト
241 部分
242 部分
251 貫通孔
261 貫通孔
300 補強材
531 壁面
911 シート部材
921 シート部材
100 半導体装置
Claims (12)
- 少なくとも
板状の第1補強部材と、
この板状の第1補強部材上に設けられた第1導体パターンと、
この第1導体パターン上に設けられた熱硬化性の絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられた第2導体パターンと、
前記第2導体パターン上に配置された板状の第2補強部材とを有する積層体を用意する工程と、
前記積層体を加熱して、前記絶縁層を熱硬化する工程と、
熱硬化した前記積層体の前記第1補強部材の一部を選択的に除去して、前記第1導体パターンを露出させるための開口部を形成する工程と、
前記第2補強部材の一部を選択的に除去して前記第2導体パターンを露出させるための開口部を形成する工程と、
前記第1補強部材の前記開口部を介して露出する前記第1導体パターン、あるいは、前記第2補強部材の前記開口部から露出する第2導体パターンに、半導体素子を接続する工程とを含む半導体パッケージの製造方法。 - 請求項1に記載の半導体パッケージの製造方法において、
積層体を用意する前記工程は、
前記板状の第1補強部材を用意する工程と、
この板状の第1補強部材上で、前記第1導体パターンおよびBステージの前記絶縁層をこの順で積層する工程と、
前記絶縁層上に、他の導体パターンおよびBステージの他の絶縁層を介して、前記第2導体パターンおよび前記第2補強部材を配置する工程とを含み、
前記積層体を加熱する前記工程では、前記絶縁層および前記他の絶縁層の硬化を進行させてCステージとする半導体パッケージの製造方法。 - 請求項1または2に記載の半導体パッケージの製造方法において、
前記積層体は、前記第1導体パターンと、前記絶縁層と、前記第2導体パターンとを含んで構成されたコアレス基板用積層体と、このコアレス基板用積層体を挟んで配置される前記第1補強部材および前記第2補強部材を含む半導体パッケージの製造方法。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体パッケージの製造方法において、
積層体を用意する前記工程では、
前記第1補強部材および前記第2補強部材のうちいずれか一方の補強部材と、前記第1導体パターンおよび前記第2導体パターンのうち、前記一方の補強部材側に配置された一方の導体パターンとの間にソルダーレジストとなる絶縁性樹脂層が配置された積層体を用意し、
前記一方の補強部材に前記開口部を形成する前記工程を実施した後、
前記絶縁性樹脂層の一部を選択的に除去して、前記一方の補強部材の前記開口部に連通するとともに前記一方の導体パターンが露出する貫通孔を形成する工程と、
前記一方の補強部材の前記開口部および前記貫通孔を介して、前記一方の導体パターンに接するように金属バンプを配置する工程とを実施する半導体パッケージの製造方法。 - 請求項4に記載の半導体パッケージの製造方法において、
前記一方の補強部材に前記開口部を形成する前記工程では、
前記一方の補強部材の一部をウェットエッチングで選択的に除去して前記開口部を形成し、
前記絶縁性樹脂層に貫通孔を形成する前記工程では、前記絶縁性樹脂層の一部をレーザにより、選択的に除去して前記貫通孔を形成し、
径が、前記一方の補強部材の前記開口部の径よりも小さく、周縁部が、前記一方の補強部材の前記開口部の周縁部の内側に位置する前記貫通孔を形成する半導体パッケージの製造方法。 - 請求項4または5に記載の半導体パッケージの製造方法において、
前記金属バンプを配置する前記工程では、
前記貫通孔内部に、前記一方の導体パターンを被覆するように、フラックス活性化合物および熱硬化性樹脂を含む絶縁性材料を充填する工程と、
前記絶縁性材料に前記金属バンプを押し込むことで、前記金属バンプと前記一方の補強部材の前記開口部の周縁部との間の隙間に前記絶縁性材料を配置する工程と、
前記金属バンプおよび前記絶縁性材料を加熱して、前記金属バンプと一方の導体パターンとを接合するとともに、前記絶縁性材料を硬化させる工程とを実施する半導体パッケージの製造方法。 - 請求項1乃至6のいずれかに記載の半導体パッケージの製造方法において、
積層体を用意する前記工程では、
前記第1補強部材上に、前記第1導体パターンを形成し、
前記第1導体パターン上に前記絶縁層を積層し、
この絶縁層上に前記第2導体パターンを形成した後、
前記第2導体パターン上に前記第2補強部材を設ける半導体パッケージの製造方法。 - 請求項7に記載の半導体パッケージの製造方法において、
前記第1補強部材に前記開口部を形成する前記工程では、
前記第1補強部材を薄肉化するとともに、前記開口部を形成する半導体パッケージの製造方法。 - 請求項8に記載の半導体パッケージの製造方法において、
前記第1補強部材は、前記第1導体パターンが設けられる本体部と、この本体部を支持する補強材とを備え、
前記第1補強部材に前記開口部を形成する前記工程では、
前記本体部から前記補強材を剥離することで、前記第1補強部材を薄肉化する半導体パッケージの製造方法。 - 請求項8に記載の半導体パッケージの製造方法において、
前記第1補強部材に前記開口部を形成する前記工程では、
前記第1補強部材をエッチングすることで薄肉化する半導体パッケージの製造方法。 - 請求項1乃至6のいずれかに記載の半導体パッケージの製造方法において、
積層体を用意する前記工程では、
一対の第1補強部材を用意して、前記一対の第1補強部材間を接着する工程と、
各第1補強部材上に、前記第1導体パターンを形成し、
前記各第1導体パターン上に前記絶縁層を積層する工程と、
この絶縁層上に前記第2導体パターンを設ける工程と、
前記第2導体パターン上に前記第2補強部材を設ける工程と、
前記一対の第1補強部材のうちの一方の第1補強部材から、他方の第1補強部材を剥離する工程と
を実施して、2対の前記積層体を用意する半導体パッケージの製造方法。 - 請求項1乃至6のいずれかに記載の半導体パッケージの製造方法において、
積層体を用意する前記工程は、
前記第1補強部材上に、前記第1導体パターンを形成し、前記第1導体パターン上に前記絶縁層を積層する工程と、
前記第2補強部材上に、前記第2導体パターンを形成し、前記第2導体パターン上に他の熱硬化性の絶縁層を積層する工程と、
前記第1補強部材と前記第2補強部材とを、前記絶縁層、前記他の絶縁層およびこれらの絶縁層間に配置された他の導体パターンを介して接合する工程とを含む半導体パッケージの製造方法。
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